土工隔栅与土界面作用特性的试验

文章针对内蒙古鄂尔多斯市施工过程中几种常见路基土的特点,采用了土工格栅作为加筋材料,通过直剪试验和拉拔试验比较土工格栅与各种路基土的界面作用特性,得到一些有益的结论,可用于指导该地区公路路基的设计与施工。

土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料与土的界面作用特性是关键的技术指标。文章以土工格栅为加筋材料,以风积砂为填料,通过直剪试验和拉拔试验研究土工格栅与风积砂土的界面作用特性,以便为土工格栅加筋风积砂土工程提供一些依据和参考

土工格栅与土的界面特性直接决定加筋土工程的稳定性,所以格栅与填料的界面技术指标是土工加筋关键的设计指标。本文中,以单向塑料土工格栅为加筋材料,以粘土、砂质粉土、粉细砂、砂砾料为填料,也在大尺寸接触面试验仪上进行拉拔试验;以单向塑料土工格栅为加筋材料,以粘土为填料进行直剪试验。结果表明:粘土与格栅间界面的剪切强度一般很低;砂砾料中的拉拔曲线呈台阶状,摩擦角不是常数;拉拔强度指标和直剪强度指标的适用情况不同。这些可以作为土工格栅加筋工程设计的参考。

土工格栅与粗粒土界面作用特性的直剪试验研究——山区高速公路建设中，常采用单向、双向拉伸土工格栅作为筋材进行路基加筋，路基填料多为移挖作填的粗粒土。以此为背景，采用大型直剪试验方法，就影响筋土界面特性的几个主要因素(压实度、含水量、土工格栅孔径...

在加筋土工程中加筋与填土间的界面作用特性是最关键的技术指标,直接决定该工程的稳定性。室内拉拔试验结果表明,双向土工格栅与黏土界面的表观摩擦阻力随法向应力的增加而增加;在较低的法向应力作用下,双向土工格栅与黏土界面间的破坏形式为土工格栅的整体拔出破坏;当法向应力增加到一定值后,双向土工格栅与黏土界面间的破坏形式由土工格栅的整体拔出破坏转变为土工格栅的纵肋拔出破坏;双向土工格栅整体拔出破坏时,表观黏着力小于纵肋拔出破坏时的表观黏着力,而表观摩擦角则相反。

钢塑复合土工格栅的加筋效果好于其它筋材的原因在于其表面结构特性,在生产过程中塑料表面处理时,肋条压制成粗糙的花纹,以增强格栅表面的粗糙程度,提高catt钢塑复合土工格栅与土体的摩擦系数。它与土之间不仅存在表面摩擦力,而且还存在镶嵌咬合力,从而增强加筋土体的稳定性。文中以不同规格的钢塑复合土工格栅作为加筋材料,以有色金属铜矿的尾矿作为填料土,通过拉拔实验,研究钢塑复合土工格栅与铜矿尾矿填料土的界面作用特性,获得了筋--土之间的剪切强度系数(c、φ)、似摩擦系数f*等结果,并对它们的影响因素进行了分析与探讨。

以有色金属铜矿的细粒尾矿为加筋填料土,利用拉拔试验,研究土工合成材料(加筋带和土工格栅)在填料土不同密实度、含水量及垂直荷载作用下,土工合成材料与填料土的界面作用特性,以及细粒尾矿加筋的作用机理。

有关土工织物界面试验的成果较多,而土工格栅界面试验的成果很少。介绍了单向拉伸格栅和经编格栅的界面试验内容和成果,对土工格栅与砂砾石、粗砂、残积土的界面摩擦系数作出评价,并与有纺土工布的成果进行比较。

通过拉拔试验,分析了土工格栅在不同填料中的摩擦特性规律,并对影响摩擦特性的几个主要试验条件进行了分析研究,对今后的筋材拉拔试验及工程应用具有参考价值.

土工格栅是一种新型的加筋材料,目前有关土工格栅机理的研究较少,处于理论落后于工程实际的状态。通过直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验对土工格栅(包括塑料格栅和经编格栅)与粗粒土(砂砾、砂和残积土)之间的界面摩擦特性进行了研究,同时还采用有纺土工布进行了对比试验。试验结果表明,与早期普遍采用的有纺土工布加筋材料相比,无论是强度、延伸率、界面摩擦系数,土工格栅都具有明显的优点,尤以土工格栅配合碎石类填料的效果最好,它可以产生摩擦、咬合、嵌锁等综合作用。

通过室内拉拔摩擦试验研究风积沙与不同土工合成材料间的界面相互作用特性,得出了各级荷载作用下的τ-δl及τ-σ关系曲线;分析了曲线特征及土工格栅网格尺寸、形状对界面作用特性的影响,其结论为今后土工合成材料在风积沙的应用提供了理论依据。

土工格栅与土的界面作用特性直接影响着加筋土挡墙的安全与稳定性。因此,土工格栅与填料的界面技术指标在加筋土挡墙的设计中至关重要。本文在从试验方法、加载方式、试验箱侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度、压实度以及筋材夹持状况等几方面分析土工格栅界面摩擦特性影响因素基础上,进行了土工格栅在砂砾料和粘性土中的拉拔试验和直剪试验。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低;对于加筋土挡墙拉拔力较大的层位,应选用刚度大的土工格栅和砂砾料为填料。直剪摩擦试验不适合确定土工格栅接触面的抗剪强度。该试验结果对土工格栅加筋土挡土墙的设计具有重要的参考价值。

土工格栅与土体界面摩擦特性指标是加筋土结构设计的关键。基于分析土工格栅与土体的界面摩擦形式,进行了一系列室内筋土界面拉拔试验和直剪摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低。剪切速率对两种试验方法测得的界面摩擦特性指标有不同的影响。随着法向应力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪应力力峰值以及其对应的剪切位移增大。土工格栅的横肋对筋土界面特性具有重要贡献。随着填料压实度的提高,土工格栅加筋效果越明显。

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料与填料的界面作用特性是最关键的技术指标,因此利用拉拔试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性是非常必要的。以5种不同种类的国产土工合成材料为加筋材料,以砂和石灰粉煤灰为填料,比较了各种土工合成材料与填料的界面作用特性,试验表明:(1)石灰粉煤灰自重较轻,摩擦角高,并且比砂的拉拔系数相对偏高一倍左右,是理想的土工合成材料加筋土工程的填料;(2)土工合成材料的拉拔系数从高到低排序为涤纶纤维经编土工格栅最高,塑料拉伸土工格栅次之,土工网较低,土工织物最低;(3)不同填料、不同土工合成材料的拉拔系数相差较大,具体加筋土工程采用的拉拔系数需要通过拉拔试验确定。这些结论可指导土工合成材料的优选和研究加筋机理。

尾矿坝加筋设计时,土工格栅与尾矿界面摩擦特性是影响加筋结构安全稳定的重要因素。通过室内拉拔试验,分析了上覆压力、含水率和拉拔速率3个试验条件对筋-尾矿界面摩擦参数的影响。结果表明:含水率对似黏聚力和似摩擦角的影响显著,但随含水率增大似黏聚力与界面摩擦强度变化趋势一致,都呈现先增大后减小的规律,在含水率变化情况下的界面参数选取中主要考虑似黏聚力;拉拔速率对似摩擦角比对似黏聚力的影响大,且似摩擦角与界面摩擦强度都随拉拔速率增大而增大,但似摩擦角增大速率逐渐减缓,随拉拔速率加大,对界面参数的主要影响开始由似摩擦角向似黏聚力转变;在不同尾矿含水率或拉拔速率情况下似摩擦系数均随法向应力增大呈非线性递减,可用二次抛物线拟合反映二者关系,且含水率对似摩擦系数的影响比拉拔速率对其的影响大,而在法向应力一定情况下,似摩擦系数随含水率的变化与对应界面参数似黏聚力的变化规律相同,随拉拔速率的变化与对应的界面参数似摩擦角的变化规律相同。

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料与填料的界面作用特性是最重要的技术指标,因此利用拉拔试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性是非常必要的。文章采用两种国产土工合成材料为加筋材料,用砂、石屑和粉质黏土为填料,通过拉拔试验比较在不同填土性质、填土密实度、筋材上覆压力及筋材表面粗糙度等情况下土工合成材料与填料的界面特性,从而得出一些有益的结论。

该文对试验装置、试验材料、试验原理与操作进行了详细的描述,并对影响摩擦特性的几个主要因素进行了分析。

通过经编土工格栅、单向土工格栅与粗砂、圆砾、残积土在不同法向压力下的拉拔试验,研究土工格栅与土界面特性.结果表明,单向格栅界面的拉拔系数和摩擦系数均小于经编土工格栅界面,界面摩擦系数随着土体颗粒粒径的增大而增大.同时结合有限元分析的方法,将数值结果与试验结果进行比较,进一步研究了法向压力、加筋长度、土体模量、格栅轴向刚度、界面折减因子等参数对界面特性的影响.最后研究了不同拉力作用下的界面剪应力和轴力分布规律.

含水率是影响尾矿加筋结构稳定性的重要因素。通过室内拉拔试验,对不同含水率（1.5%、9.7%、19.3%）下尾矿与土工格栅的界面特性进行了研究。结果表明,土工格栅的最大剪应力与法向应力呈线性相关,能够反映筋-尾矿界面参数似粘聚力和似摩擦角;似粘聚力随含水率增大先增大后减小,似摩擦角随含水率增大先减小后增大;在含水率增大过程中存在界限含水率,大小约为10%;在界限含水率下,似粘聚力达到最大值,似摩擦角达到最小值;似摩擦系数随法向应力增大呈非线性递减,可以二次抛物线拟合反映二者关系;在不同含水率条件下,似摩擦系数随含水率增大呈现先增大后减小规律,与对应界面参数似粘聚力的变化一致。上述试验分析成果对应用土工格栅进行尾矿坝加筋设计有一定的指导价值。

筋土间相互作用是加筋土强度提高的根本原因,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,分析了法向应力、砂垫层厚度、土工格栅横肋间距3个因素对加筋体极限拉拔力的影响,从宏观角度揭示了筋土界面间的力学特性。结果表明:增设5cm厚的砂垫层后,格栅的极限拉拔力得到显著提高;高法向应力下,砂垫层厚度对拉拔试验结果影响更显著;在土工格栅加筋软土体中,增大横肋间距会减小筋土界面摩擦角,但是对黏聚力影响不大;格栅网格形态是筋土界面特性的重要影响因素。

拉拔试验能更好的反映加筋土结构中筋材的加筋行为,采用自制的拉拔试验装置来测试高填方路堤的现场砂粒填料与土工格室的界面特性参数,分析土工格室与土的界面摩擦作用,进一步研究土工格室的加筋机理。结合工程实例,对土工格室处治高填方路堤进行现场试验,分析格室在路堤横断面的受力特点以及格室的加筋性能。试验结果表明:土工格室拉拔受力是一个渐进式的过程,随着拉拔位移继续增大,格室后面几排网格依次受到填料的阻力,拉拔界面的剪应力呈台阶式的上升;格室与填料的界面摩擦角大于填料本身的摩擦角,且拉拔系数k大于1.0,格室加筋性能远优其他平面材料的加筋性能;在路堤横断面方向,格室承受拉应力;在新旧路堤搭接处,格室受拉应力最大,是重点需要处治的位置。研究表明格室能有效的约束路堤土的侧向变形,同时土工格室所在层位起到了扩散荷载的作用。

现有关于格栅与土的筋-土界面特性研究多以单、双向格栅为研究对象,而对三向土工格栅筋-土界面特性开展的试验研究较少。以三向土工格栅为研究对象并考虑0°和90°两种拉拔方向的影响（记为tx0工况和tx90工况）,开展了一系列室内拉拔试验,通过对三向土工格栅沿拉拔方向4个断面的位移进行量测,分析了格栅拉伸应变、筋-土相对位移、界面摩阻力分布及格栅变形与破坏模式,并分别从峰值剪切强度和残余剪切强度两个方面对筋-土界面强度参数和表观摩擦系数的变化规律进行了探讨。研究结果表明:由于平面外挠曲变形的影响,tx0工况下横肋的嵌锁作用随法向应力增大而增强,从而使tx0工况的拉拔性能逐渐优于tx90工况;拉拔过程中,筋-土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,其分布形式不断发生调整,筋-土界面呈弹塑性-软化特征;tx0工况的筋-土界面摩擦角显著大于tx90工况,黏聚力则刚好相反,法向应力较高时tx0工况的筋-土界面强度更高,更有利于材料性能的发挥。